Графен — это не просто научная абстракция, а реальный материал с феноменальными характеристиками. Он считается одним из самых прочных веществ, известных человечеству, при этом невероятно тонкий, обладает выдающейся теплопроводностью и электропроводностью. Многие эксперты сходятся во мнении, что его внедрение способно привести к технологической революции в самых разных областях — от электроники до медицины, включая даже разработку новых вакцин.
В чём же секрет уникальных свойств графена? И какие практические применения этого «материала будущего» уже доступны нам сегодня?
Неожиданное открытие: от карандаша до Нобелевской премии
Удивительно, но графен окружает нас в повседневности. Самый простой пример — обычный графитовый стержень карандаша, который есть в пенале любого школьника. Именно графит является источником этого удивительного материала.
Графен представляет собой двумерную (одноатомную) форму углерода, из слоёв которого и состоит графит. Прорыв в его изучении произошёл в 2004 году, когда учёные российского происхождения Андрей Гейм и Константин Новосёлов, работавшие в Великобритании, опубликовали новаторское исследование. Их метод получения графена поражал простотой: с помощью обычного скотча и графита от карандаша. Учёные многократно отклеивали и приклеивали слои графита на липкую ленту, пока не добились толщины в один атом.
По сути, след, оставляемый карандашом на бумаге, содержит частицы графена, обладающие теми самыми уникальными свойствами. Ирония в том, что это открытие, отмеченное Нобелевской премией по физике в 2010 году, технически мог совершить любой человек, обладающий базовыми знаниями и любопытством.
Перспективы применения: от смартфонов до медицины
За прошедшее десятилетие графен превратился из лабораторного курьёза в объект ожесточённой конкурентной борьбы. Количество патентов, связанных с его использованием, уже превышает 50 тысяч. Технологические гиганты, такие как Samsung и Apple, активно инвестируют в исследования, видя в графене ключ к созданию устройств нового поколения.
Одно из самых ожидаемых применений — аккумуляторы. Компания Samsung, например, уже представила прототипы батарей на основе графена, которые способны заряжаться до полной ёмкости всего за 12 минут. Это может кардинально изменить наше взаимодействие с электроникой.
Однако потенциал графена не ограничивается гаджетами.
Обратите внимание: MIT и IBM хотят изменить наш мир с помощью искусственного интеллекта.
Благодаря биосовместимости, он открывает новые горизонты в медицине. Учёные исследуют возможности его использования для целевой доставки лекарств, высокоточной диагностики и даже в терапии онкологических заболеваний. Также ведутся дискуссии о применении графена в составе современных вакцин.
В России акцент делается на промышленное применение. Например, ведутся разработки по использованию графена в нефтедобывающей отрасли — для создания более эффективных буровых растворов и защитных покрытий для труб, что может значительно повысить экономичность и экологичность процессов.
Графен в нашей жизни: технологии, которые уже работают
Вопрос о потенциальной токсичности графена для человека до конца не изучен. Исследования показывают, что риск может возникать только при прямом взаимодействии наночастиц с клетками в водной среде. Однако в готовых потребительских изделиях материал стабилен и безопасен, что позволяет ему уже сегодня выходить на рынок.
Пауэрбанк из графенаЯркий пример — портативные зарядные устройства (power bank). Компания «Appolo» выпустила аккумулятор на графене, который заряжается за 20 минут. Помимо скорости, такие батареи практически не нагреваются и лучше сохраняют ёмкость с течением времени по сравнению с традиционными литий-ионными аналогами.
Мода также не осталась в стороне. Дизайнеры экспериментируют с созданием «умной» одежды. Было представлено, например, платье со вплетёнными графеновыми нитями, которое может работать как датчик дыхания: встроенные светодиоды меняют свечение в ритме вдохов и выдохов. В будущем это может привести к появлению тканей, меняющих цвет или свойства по команде.
Платье с графеномСпорт и автомобилестроение — ещё две области, где графен уже зарекомендовал себя. Теннисные ракетки с его добавлением становятся значительно легче без потери прочности, а моторные масла с графеновыми добавками снижают трение и износ деталей двигателя, продлевая его ресурс.
Масштабное промышленное производство графена — вопрос ближайшего будущего. Оно откроет дорогу для ещё более смелых инноваций. Но уже сегодня мы можем пользоваться первыми плодами этой революции, которая постепенно меняет наш мир к лучшему.
Еще по теме здесь: Новости науки и техники.
Источник: Что такое графен и как он изменит нашу жизнь?.